高级别洁净室气流组织的优化
洁净室的洁净度要达到要求必须具备的四大条
洁净室的洁净度要达到要求必须具备的四大条洁净室要获得良好的洁净效果，不仅要着重采取合理的空调净化措施，而且也要求工艺、建筑及其他专业采取相应的措施:不但要有合理的设计，而且还要精心的符合规范的施工安装，以及正确的使用洁净室和科学的维护管理。
为使洁净室获得良好的效果，国内外已有不少文献从不同的角度作过阐述。
实际上，不同专业之间很难做到理想地配合，而且设计者很难把握施工安装质量以及使用和管理情况，尤其后者。
就洁净室净化措施而言，许多设计者，或者还有施工方，往往对其必要条件未予足够重视，造成洁净效果不理想。
本文仅就洁净室净化措施中达到洁净度要求的四个必要条件简要论述。
一、送风洁净度：要保证送风洁净度符合要求，关键是净化系统末级过滤器的性能和安装。
净化系统末级过滤器一般采用高效过滤器或亚高效过滤器。
按我国标准[1]规定高效过滤器效率分四档:A类为≥99.9%，B类为≥99.9%，C类为≥99.999%，D类为(对≥0.1μm粒子)≥99.999%(亦称超高效过滤器);亚高效过滤器[2]为(对≥0.5μm粒子)95~99.9%。
效率越高，过滤器的价格也越贵。
所以选择过滤器时应本着既要满足送风洁净度要求，又要考虑经济合理。
从洁净度要求考虑，以低级别洁净室选用低性能过滤器、高级别洁净室选用高性能过滤器为原则。
一般说来:100万级可选用高中效过滤器;低于1万级可选用亚高效或A类高效过滤器;1万~100级选用B类过滤器;100~1级选用C类过滤器。
这里每个洁净度级别似乎都有两类过滤器可供选择，选择高性能的还是低性能的，要视具体情况而定:当环境污染严重，或室内排风比例很大，或该洁净室特别重要，需要较大安全系数，在这些或其中之一情况下，均要选择高一类过滤器;反之可选择较低性能过滤器。
对0.1μm粒子要求控制的洁净室，不论控制的粒子浓度高低均要选择D类过滤器。
以上所述仅从过滤器角度出发，实际上要选择好过滤器还要全面考虑洁净室特性、过滤器特性和净化系统特性[3]。
洁净室维护管理的四个基本原则和实施途径
洁净室维护管理的四个基本原则和实施途径
1.防止微尘直接侵入室内。
可通过以下途径来解决：
(1)室内维持正压，防止洁净度比该洁净室低的周围空气直接渗人。
(2)经高效过滤后的空气，不得被送风口等再污染，同时注意高效过滤器与安装的密封设施，以免未经高效过滤的空气渗漏人室。
(3)应防止操作人员、工艺设备等进人洁净室时带人灰尘，故需经过人、物净化设施。
2.防止微粒堆积。
可通过以下途径来解决：
(1)室内建筑内表面不应有凸出物和沟缝，以免堆积尘埃。
(2)设备、管路、等应易于清扫。
(3)设置真空清扫系统或真空扫除机，定期清扫。
3.尽量防止微粒的发生。
可通过以下途径来解决：
(1)易发尘的建筑材料、家具、用具不能使用。
(2)人员的个人卫生、洁净服、操作(动作)均遵循洁净规程，以减少发尘。
(3)提高工艺过程的机械化、自动化程度，这对高级别洁净室尤为重要。
4.把室内发生的尘粒有效、迅速地排除。
可通过以下途径来解决：
(1)利用经超净(高效过滤)的空调空气排除室内发尘，可以采用“稀释冲淡”或“活塞置换”的手段来排除室内的发尘；
(2)必须比常规空调有足够的风量和合理的气流组织来实现尘粒的排除。
气流组织要考虑到室内工艺设备和发尘点的位置等实际情况。
由此可知，洁净室技术是由土建、工艺、空调净化、设备等多方面共同配合才能达到要求的。
CFD气流仿真模拟技术在洁净厂房项目中的应用
Part 1、影响厂房洁净室品质的直接因素1.1换气次数送风房间的气流充满整个洁净室房间，稀释空气中的含尘浓度，并最终将污染空气排放至室外，保证室内空气品质。
工程中房间换气次数是一个经验值。
与房间的体积、层高、送风方式及室内压差要求密切相关［１］。
ＧＢ５００７３—２０１３《洁净厂房设计规范》、ＧＢ５０４７２—２００８《电子工业洁净厂房设计规范》和ＩＳＯ１４６４４国际规范等对不同行业、不同洁净度等级的房间换气次数都有着具体要求，如表１所示［２－３］。
表１３本规范对不同洁净等级风量及换气次数要求1.2工作区截面的风速工业洁净厂房洁净等级为１００级及更高级别的洁净室对洁净区单向流断面风速有着严格的要求。
对于医药厂房Ａ级洁净室单向流的断面风速，它是保证Ａ级洁净级别的重要参数。
1.3气流组织洁净室按气流组织主要有单向流、非单向流、辐流、混合流。
对于百级或更高级别洁净室要求的洁净室气流组织必须为单向流，利用“活塞”般的挤压作用，迅速把室内污染物排出。
1.4房间压差为保证房间洁净度要求，洁净室维持一定的正压，防止室外空气进入洁净室。
1.5温湿度为防止静电的产生，电子洁净室厂房对洁净室温湿度有着严格的控制要求。
在生物制药洁净室中，温湿度对产品工艺生产和细菌繁殖等有重要的影响。
1.6自净时间指在全室被污染的情况下，空气净化系统运行使室内空气颗粒浓度迅速下降到静态设计要求的范围内的时间。
空气自净与洁净室的气流速度有很大的关系。
垂直单向流洁净室的自净时间在３０～１２０ｓ左右［１］。
Part 2气流组织设计要求气流组织形式要根据项目工艺生产对洁净度的要求而设计，保证送风能够均匀送到洁净室，充分发挥干净气流稀释作用，带走室内粉尘颗粒，减少灰尘对洁净室生产工艺的影响。
在设计洁净室气流组织时要尽量避免和减少涡流的产生，避免工作区外污染物随气流带入工作区；控制洁净室内气流工作区风速，避免二次扬尘的产生，减少工艺生产的风险；合理布置送风口及回风口，使室内的污染空气能被有效地排出。
洁净厂房洁净度的影响因素及洁净度不合格原因的排查方法
洁净厂房洁净度的影响因素及洁净度不合格原因的排查方法洁净度不合格是洁净室检测中经常出现的问题之一。
其表现形式为我们所关注的粒径的尘埃粒子浓度超过标准要求中相应级别的限值。
通常一个结构完整的净化车间的送、回风系统中，造成洁净度不合格的原因是错综复杂的。
不同厂家之间、同一厂家不同洁净室之间甚至同一洁净室内不同区域之间的影响洁净度形成的因素都会有所不同。
相对于其他项目而言，洁净度不合格的原因排查起来是比较复杂的。
这也就迫切地需要我们归纳总结以往经验，尝试找出其内含的规律，从而为在今后的工作中更准确、快速地帮助企业找到不合格原因、规划整改方案等工作提供重要的理论支持和实践指导。
1 保持洁净度的主要因素1.1 空气过滤利用初效过滤器、中效过滤器及高效过滤器对空气的滤过作用，依次逐级地滤除空气当中的各种粒径的尘埃粒子，从而控制送入室内的空气的洁净度。
初效过滤器适用于净化系统的初级过滤，主要用于过滤粒径在5μm以上的尘埃粒子;中效过滤器用于滤除1μm ～ 5μm 的尘埃粒子及各种悬浮物;高效过滤器主要用于滤除0.5μm或更微小的尘埃粒子颗粒。
采用超细玻璃纤维纸作滤料，具有过滤效率高、阻力低、容尘量大等特点。
1. 2 气流组织利用合理的气流组织能够将洁净室内部已经发生的污染排除。
其作用原理是由送风口送入经过逐级过滤的洁净空气，使室内产生的尘埃粒子和微生物被洁净空气得到稀释后，强迫其由回风口进入系统的回风管路，形成由上至下、由中心至四周的气流流向，通过反复循环就可以把洁净室内部的污染程度控制在一个稳定的水平上，这个水平要低于相应洁净度级别要求的限值。
1. 3 静压差通过调整送风量和回风量，使不同洁净室室内的空气静压力不同，从而在可能的连通处产生静压差。
不同级别洁净室间的静压差保持大于5Pa (包括与非洁净区);洁净室与室外大气间的静压差保持大于10Pa，防止外界污染或交叉污染从门或各种缝隙部位侵入室内。
2 洁净度不合格的原因及排查方法2. 1 洁净度不合格的表现首先，根据GB/T16292－2010《医药工业洁净室( 区) 悬浮粒子的测试方法》中的要求，选择正确的采样点数和点位。
2019年洁净厂房设计规范_GB_50073-2001
第一章总则第1．0．1 条洁净厂房设计必须贯彻执行国家的有关方针政策，做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，符合节约能源和环境保护的要求。
第1．0．2 条本规范适用于新建和改建、扩建的洁净厂房设计，但不适用于以细菌为控制对象的生物洁净室。
本规范有关防火和疏散、消防设施章节的规定，不适用于建筑高度超过24米的高层洁净厂房和地下洁净厂房的设计。
第1．0．3 条在利用原有建筑进行洁净技术改造时，洁净厂房设计必须根据生产工艺要求，因地制宜、区别对待，充分利用已有的技术设施。
第1．0．4条洁净厂房设计应为施工安装、维护管理、测试和安全运行创造必要的条件。
第1．0．5条洁净厂房设计除应按本规范执行外，尚应符合现行的国家标准、规范的有关要求。
第二章空气洁净度等级第2．0．1条空气洁净度应按表2.0.1规定划分为四个等级。
空气洁净度等级表2.0.1注：对于空气洁净度为100级的洁净室内大于等于5微米尘粒的计算应进行多次采样。
当其多次出现时，方可认为该测试数值是可靠的。
第2．0．2条洁净室空气洁净度等级的检验，应以动态条件下测试的尘粒数为依据。
洁净室空气洁净度的测试，应符合附录二规定。
第三章总体设计第一节洁净厂房位置选择和总平面布置第3.1.1条洁净厂房位置的选择，应根据下列要求并经技术经济方案比较后确定：一、应在大气含尘浓度较低，自然环境较好的区域；二、应远离铁路、码头、飞机场、交通要道以及散发大量粉尘和有害气体的工厂、贮仓、堆场等有严重空气污染、振动或噪声干扰的区域。
如不能远离严重空气污染源时，则应位于其最大频率风向上风侧，或全年最小频率风向下风侧；三、应布置在厂区内环境清洁、人流货流不穿越或少穿越的地段。
第3．1．2条对于兼有微振控制要求的洁净厂房的位置选择，应实际测定周围现有振源的振动影响，并应与精密设备、精密仪器仪表允许环境振动值进行分析比较。
第3．1．3条洁净厂房最大频率风向上风侧有烟囱时，洁净厂房与烟囱之间的水平距离不宜小于烟囱高度的12倍。
建筑技术气流组织的研究——以医院洁净手术部为例
对 于过 滤器堵塞 的问题笔者认 为应该使用一次抛弃 型过滤 器 ，因为可 以清洗的过滤器在洗涤后会严重 的影 响过滤器 的性 能 ，而且还会增加过滤器维护 的工作量 。在具体 的使用过程 中 经常会 出现新风机组过滤器堵塞 ，致使湿度和温度 以及压力都 无法有效 的控制 ，有 的甚至 出现高效过滤器堵塞严重而报废 的
问题 。 新 风过 滤器 最好使用 多级组合 的方 式，能够 降低二级过滤 器的含尘密度 ，从而减少室外空气带人空调器中的灰尘颗粒。新
风和回风在混合前 ，含尘浓度相差特别大，室外新风通过过滤器 后含尘浓度一般是回风通路含尘量的 ６ Ｏ ０位左右 ，这样就会造成 过滤器得不到充分保护 ，假如在新风通路上增加过滤器 的数量， 使新风和 回风 的含尘浓度基本一致 ，这样就会使过滤器 以及系统 中的部件得到充分的保护。同时新风过滤器不但简化了过滤器清 洗的程序 ，而且投资少 ，使过滤器 的使用寿命得到延长 。 ３新风口及空调相 关区域 的卫生 由于获取新鲜 ，干净 的室外空气对空 内空气质量有着重要 的影响 ，所 以有一定要有效的控制好新风 口的卫生环境 ，这对 保护机组正常的运行是十分重要的 。现在绝大多数的空调净化 要 的影 响 。 机房都设置在手术室 的上部位置 ，新风都是集 中进行处理 ，在 具体的使用过程 中许多新风 口的噪音太大 ，拉圾过多 ，而且新 参考 文献 风机组的吸风 口就直拉放在室 内。所以笔者认为新风 口进风的 ［ １ 】 初春玲 ，周俊彦 ，郭大荣 ． 一种新型的洁净手术部空调系统方案 ［ Ｊ ］ 速度应 在 ３ ｒ ｒ ｇ ｓ以下 ，对 于 己经建 成 的风 口应该使 用增 大进风 洁净与空调技术 ， ２ ０ ０ ３ ，（ ０ ３ ） ． 口尺寸 ，增加进风静压箱等方法来降低风速 。风 口最好安置在 ［ ２ ］ 严德 隆． 洁 净 室 空 调 系 统 的选 择 并 讨 论 ［ Ｊ ］ ． 洁 净 与空 调 技 术 ， 距 地面 ６ ｍ左 右 的位 置 ，水平位 置应该 离排气 口 ３ ｍ 以上 同时 ２ ０ ０ ６ ，（ ０ ２ ） ． 在排气 口上方 的干净无 污染 的地 方。而且 风 口尽量不要在人行 通道边 ，新风 口也不要设置 在机 房内 ，更 不要 求设 置在排气 口 作者 简介 ： 陈绍 军 （ １ ９ ８ ０ 一 ），女 ，汉族 ，北 京人 ，北 京航 天爱 的上方 。所选用 的新风 口要具有较好 的防雨性 能 ，同时要在新 锐设备安装有 限公 司，研 究方 向：洁净 空调 、医用气体。
医院手术室净化空调系统的管理运行及维护-2019年文档
医院手术室净化空调系统的管理运行及维护引言:随着人们生活水平的不断提高，人们逐渐开始关注自身的健康问题。
手术治疗是医院对病人进行治疗的一种重要手段，但手术后一旦发生感染，将会造成极其严重的后果，以往很多医院为了避免类似情况的发生，不得不加大对病人抗生素的用量，这种方法对病人的伤害很大，日前国家也在立法通过行政手段来控制抗生素的用量。
因此为降低术后感染率，对手术中各个环节的无菌控制越来越受到各家医院的重视。
随着科技的不断发展，洁净手术室净化空调系统出现在了人们的视野，这种方式可以达到更好的除菌效果，因而人们也更加关注洁净手术室净化空调系统的设计和研究。
一、洁净手术部基本情况概述1、洁净手术部设计理念洁净手术部的总体设计理念就是经济、有效、洁净，实现无菌环境的全过程控制。
洁净手术部的设计实质是为了消除一切有可能感染的隐患、避免任何感染事故的发生，保证患者在整个手术过程中免受一切外在因素的伤害。
这种设计理念具体体现为：第一，手术室细菌控制将工程学和卫生学有机结合起来，达到有效控制细菌浓度的目的，比如在工程学上就需要水、电、建筑、设备等方面的支持和配合；第二，手术室细菌控制是一个全过程控制，包含整个手术的所有环节，切实切断可能导致感染的隐患，达到真正实现无菌环境的目的；第三，手术室对细菌控制主张区域控制的理念，区域内安排有序、洁污分流、有恒定的梯度压力，严格禁止外界空气的侵入。
手术室对细菌的控制不仅仅局限于单室控制，而是以手术核心区为中心，以手术切口为保护关键点，使整个工程的各个阶段都完整有效，充分体现出洁净手术部的综合保障体系。
二、洁净手术室净化空调系统设计的分析1、气流组织的设计医院洁净手术室净化空调系统的要求是非常高的，同时洁净手术室也是医院比较特殊的地方。
其中洁净手术的内部设计就具有一定的特殊性，室内送风由手术台的上方向周围散开，然后由此形成气流组织，这种组织形式可以集中手术台的送风，可以满足进行手术时气流的需要，同时还可以有效的保证洁净手术室净化空调系统的洁净程度。
洁净室技术要求
洁净室的系统建设及技术要求洁净室是空气悬浮粒子浓度受控的房间，其建造和使用方式可最大限度减少房间进入的、产生的和滞留的粒子。
房间内的温度、湿度、压力等其他相关参数均按要求受控。
洁净室的四大技术要素一、送风至少经过三级过滤（粗效、中效和高效），并且高效过滤器应设置在系统的末端。
二、洁净室应有足够的净化和空调的送风量。
三、洁净室应维持必要的压力梯度（正压梯度或负压梯度）。
四、洁净室应有合理的气流组织。
洁净室的分类按气流流型洁净室可划分为：单向流洁净室；非单向流洁净室；混合流洁净室；矢流洁净室。
单向流洁净室单向流（层流）洁净室，其中又分垂直单向流洁净室和水平单向流洁净室。
单向流气流的净化原理是活塞和挤压原理，把灰尘从一端向另一端挤压出去，用洁净气流置换污染气流。
包括有垂直单向流和水平单向流。
垂直单向流是气流以一定的速度（0.25m/s~0.5m/s）从顶棚流向地坪的气流流型。
这种气流能创造100级、10级、1级或更高洁净级别。
但其初投资很高、运行费很高，工程中尽量将其面积压缩到最小，用到必须用的部位。
水平单向流是气流以一定的速度（0.3m/s~0.5m/s）从一面墙流向对面的墙的气流流型。
该气流可创造100级的净化级别。
其初投资和运行费低于垂直单向流流型。
非单向流洁净室非单向流洁净室的气流流型又可分为顶送下回；顶送下侧回；顶送顶回等。
非单向流气流的净化原理是稀释原理。
一般型式为高效过滤器送风口顶部送风；回风的型式有下部回风、侧下部回风和顶部回风等。
依不同送风换气次数，实现不同的净化级别，其初投资和运行费用也不同。
混合流洁净室混合流气流是将垂直单向流和非单向流两种气流组合在一起构成的气流流型。
这种气流的特点是将垂直单向流面积压缩到最小，用大面积非单向流替代大面积单向流以利节省初投资和运行费。
矢流（对角流）洁净室选上侧圆弧型高效过滤器风口送风，对侧下回风口回风的气流流型。
矢流洁净室的气流是以放射型的流线流出，流线之间没有竖向交叉，可用相对少量的送风获得较高级别的洁净度。
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文章编号: 1005)0329(2005)04)0059)03高级别洁净室气流组织的优化
赵金亮,刘俊杰,朱 能(天津大学,天津 300072)
摘 要: 利用CFD方法对拟采用风机过滤器单元(FFUs)洁净空调方案的ISO5级电子工业洁净室进行模拟,得出室内气流速度场,分析其性能,通过理论公式计算所能达到的洁净度。认为通过合理布置末端FFU送风口位置及选择回风形式,以及选用较高级别的末端过滤器,可以在FFU满布率较低时达到较高的洁净度级别。关键词: 计算流体动力学(CFD);洁净室;风机过滤器单元;满布率中图分类号: TU834.8 文献标识码: A
OptimizationofAirflowinHighCleanlinessLevelCleanroomZHAOJin-liang,LIUJun-jie,ZHUNeng(TianjinUniversity,Tianjin300072,China)
Abstract: ByCFDtechnique,thevelocityfieldsofaISOclass5cleanroomwithFFUair-conditioningsystemwassimulatedanditsper-formancewasanalyzed,theoreticalformulaisappliedtogainthecleanliness.TheresultshowsthatselectingproperlocationofFFUs,ap-propriatemodeofoutletandhighlevelterminalfilter,highercleanlinesslevelcanbeobtainedinspiteoflowercoveragerate.Keywords: computationalfluiddynamics;cleanroom;fanfilteruints;coveragerate
1 引言随着计算流体动力学(CFD)技术自身的发展,其已广泛应用于暖通空调和洁净室等工程领域。通过计算机求解流体所遵循的控制方程,可以获得流动区域的流速、温度、组分、浓度等物理量的详细分布情况。本文利用CFD软件,对采用风机过滤器单元净化空调系统的某微电子洁净厂房的ISO5级洁净室进行计算机模拟,利用所得到的速度场分析评价其性能,利用理论计算验证其平衡态的洁净度,并提出一些应用中的注意事项,为实际工程应用提供参考。最后通过实地现场测试,证明减少末端高效过滤器的个数同样可以得到较高的洁净室级别,并满足动态工作的要求。2 数值模拟及分析211 数学模型从流动的雷诺数来考虑,洁净室的气流均为紊流[1],空气的流动满足连续性方程、动量方程和能量方程。对于工程问题,我们不需要关心紊流的精细结构及其瞬时变化,而只关心紊流随机变量的有关平均值,因此,本文采用雷诺时均方程紊流粘性系数法,流动模型采用暖通空调广泛采用的标准k-E二方程模型,k-E模型通过求解紊流动能与紊流动能耗散率的输运方程得到紊流粘性系数。控制方程的通用形式[2]:div(QV5-#Á,effgrad5)=SÁ
式中 Q)))空气密度,kg/m3
V)))气流速度矢量,m/s #Á,eff)))有效扩散系数,kg/(m#s) 5)))1,u,v,w,k,E中的一项 u,v,w)))三个方向的速度分量,m/s k)))紊流动能,m2/s2 E)))紊流动能耗散率,m2/s3
收稿日期: 2004)05)20
592005年第33卷第4期 流 体 机 械 SÁ)))源项5=1时通用方程变为连续性方程。边界条件:墙体边界设为无滑移边界条件;送风边界条件:送风速度取过滤器面风速平均值,速度方向竖直向下;回风边界条件:回风口满足充分发展段紊流出口模型。由于室内热负荷较小,不考虑温度浮升效应对气流的影响。采用混合迎风差分格式对偏微分方程进行离散,基于有限容积法的SIMPLEST算法进行求解。212 物理模型及计算结果分析方案一将风机过滤器单元(规格为1.2m@1.2m)成条型居中布置于天花板,满布比为25%,回风采用全地面均匀散布穿孔板作为回风口。物理模型如图1所示。经模拟计算得到气流流场如图2所示(由于送风口在Y方向呈对称布置,图中只给出一半流场)。从图2可知,在送风口下方流线垂直向下,流线平行较好,而在送风口至墙体范围内有较大的涡流区,主流区范围减少,不能使全室工作区达到较高级别。同时粒子也会被卷吸进入主流区,排除污染物的路径增长,增加污染的可能性。
图1 风机过滤器单元布置平面示意(条型)图2 风机过滤器单元条型布置YZ截面流场示意方案二将同样规格的风机过滤器单元较均匀地布置于天花板上,满布比仍为25%,过滤器面风速为0.45m/s,回风仍采用全地面均匀散布穿孔板作为回风口。其物理模型如图3所示,气流流场分布如图4所示。图3 风机过滤器单元布置平面示意(均匀)图4 均匀布置YZ截面流场图从模拟计算结果可知,对于均匀布置的风机过滤器单元方案,工作区1.2m及0.8m高度断面平均风速分别为0.1545m/s、0.1516m/s,可见散布末端过滤器送风口可以减小速度的衰减。虽然在送风口之间上部存在反向气流,形成小的涡流区,但在工作区0.8m~1.2m范围内已形成竖直向下的流线,时均流线平行较好,由于此洁净室产热量较小,热气流对流线影响可忽略,不会产生逆向污染,因此上部的涡流不会对主流区产生影响。空气中的微粒在重力、惯性和扩散三种作用力下运动速度和位移是微小的,直径在1Lm时,微粒跟随气流运动的速度和气流速度相差不会大于10-3[1]。此设计中新风处理机组设三级过滤器,风机过滤器单元中过滤器为U15,效率\99.9995%@MPPS,直径>1Lm的微粒可视为零。因此,工作区产生的微粒能完全跟随气流一起运动,直接排出洁净室。当进一步减小满布比时由模拟计算可知,除送风口正下方)定区域外,其余部分已根本不能保证气流接近垂直向下,过滤器之间存在一个从天花板到地面贯通的巨大涡流区,污染物极易被卷吸进入涡流区而不易排出。
60 FLUIDMACHINERY Vol133,No14,2005经过模拟计算及分析,认为在送风口满布比为25%,均匀分布风机过滤器单元,采用全地面均匀散布穿孔板回风,过滤器面风速为0.45m/s,相应换气次数为147次/h,由于风机过滤器单元可达到较大的送风面风速,以及均匀散布穿孔地板回风口的均流作用,若采用侧墙下侧回风,就会在洁净室下部区域形成较大的涡流三角区[3],因此洁净室内能形成比较合理的气流流形,在主流区内形成基本垂直向下的流线。但在靠近四周墙壁处,由于形成受限射流,出现涡旋,因此应避免将设备靠墙壁布置,而应留有一定距离(这是洁净室施工完毕、开始投入使用时应加以注意的)。另外,此设计中虽然不能形成如传统满布高效过滤器送风口而形成的全室平行气流,但美国环境科学学会(IEST)的标准IES-RP-CC012.1中已认为ISO5级洁净室也可采用非单向流流型或混合流型[4]。3 洁净度的计算洁净室的洁净度级别由通风系统和室内污染源所决定,可以通过数学公式对其进行计算。根据粒子平衡理论,进入洁净室的粒子有由室外新风带入、循环空气带入及由室内污染源产生的粒子。对于电子厂房室内污染源主要是指工作人员的产尘,而设备产尘很少可忽略不计。从洁净室排出的粒子有由回风带出及由于室内正压而渗出的粒子,可得方程如下[5]:c=(c0-Sk1-k2k1)e-k1tV+Sk1+k2k1达到平衡状态时,浓度方程变为:c]=S/k1+k2/k1其中 k1=EQ[1+q/Q-x(1-Grec)]k2=(1-x)(1-Gout)Qcoutt+qc1式中 c)))洁净室的浓度,粒/m3 c0)))洁净室的初始浓度,粒/m3 S)))室内污染源,粒/s t)))时间,s V)))洁净室的容积,m3 c])))洁净室的平衡浓度,粒/m3 E)))通风效率 Q)))送风量,m3/s q)))渗出的空气量,m3/s x)))循环风的比例,此处为1 Grec)))回风过滤器效率 Gout)))新风过滤器效率
cout)))室外新风的浓度,粒/m
3
c1)))渗出空气的浓度,粒/m
3
新风预过滤器为F5(G=55%),中效过滤器为F9(G=95%),高效过滤器为H12(G=99.5%),风机过滤器单元中过滤器为U15(G\99.9995%@MPPS);新风含尘浓度天津地区取为3@107粒/m3(\0.5Lm);身着洁净服的工作人员走动时产尘量为1@104粒/(s#人)(\0.5Lm);设同时有3人在工作;通风效率取为90%;新风比为4.5%。计算得出此设计的洁净室稳定含尘浓度为2857粒/m3(即81粒/ft3),达到ISO5级100粒/ft3的设计要求(经现场测试表明实际洁净度级别符合ISO5级要求)。
4 节能比较在满足洁净度要求的前提下,与按常规设计方式)))全顶棚送风地板格栅回风进行能耗对比(针对面积为106m2,层高为2.7m的ISO5级洁净室),比较结果见表1。按常规顶棚满布高效过滤器设计,如果使用风机过滤器单元系统则其能耗约为此设计中典型风机过滤器单元系统的2.3倍,可见低满布比风机过滤器单元系统在保证洁净度的条件下节能效果明显。表1 两种系统形式的耗能情况对比
系统形式常规形式典型风机过滤器单元系统
循环风量(m3/h)11819541990换气次数(次/h)414147过滤器单元个数60¹18
º
年耗电能(kW)11037647304 注:¹过滤器面风速为0.38m/s,风机输入功率为0.21kW;º
过滤器面风速为0.45m/s,风机输入功率为0.3kW。
5 结论(1)针对电子厂房洁净室发尘量较低,室内人员较少,热负荷较小的情况,通过选择级别较高的过滤器,合理布置末端高效过滤器的位置及回风方式后,即使设计的室内换气次数、断面平均风速低于我国规范建议的下限值,仍可有效地滤除粒子,满足空气洁净度要求;(下转第58页)
612005年第33卷第4期 流 体 机 械